负载型二氧化钛的制备
纳米二氧化钛制备及改性方法的研究进展
引言工业的飞速发展深刻变革着人们的生活与生产方式。
但其发展过程中的排放问题造成了巨大的环境污染。
因此，有效、安全、能耗低的光催化技术也成为当今的研发热点之一。
纳米二氧化钛是当前光催化技术常用的一种半导体材料。
其具有生物无毒性、高催化活性、成本较低等诸多优点。
但其结构上有一定的缺陷，例如：其禁带宽度为3.2eV、其电子空穴易复合等，这些使得其光催化性能降低。
因此，对二氧化钛进行改性以期改善其处理污水的效果是当今的热点话题之一。
一、二氧化钛光催化原理TiO2的光催化原理如图1所示。
其价带上的电子在吸收足够能量后，跃迁至导带，形成光生电子。
同时，价带上形成空穴，生成空穴——电子对。
空穴与光生电子对在电场的作用下发生分离，一同迁移到TiO2粒子的表面。
其中，空穴可以引发氧化反应，光生电子具有还原性，二者共同作用进而降解污染物。
图 1 二氧化钛光催化原理示意图但TiO2禁带宽度较宽，难以响应可见光；且电子与空穴自身复合率就较高。
以上原因都导致纳米TiO2的催化活性和催化效率较低，难以运用到光催化领域中。
二、纳米二氧化钛的制备1.微波水热法微波有助于加快化学反应，可用微波水热法制备纳米TiO2。
胡能等采用水热法制备了具有光催化活性的纳米TiO2。
继而对其结构、光学吸收与相态等方面进行表征分析，最后得出结论：在紫外光条件下，纳米TiO2能迅速降解废水里的染料等有机物，不仅对环境友好，同时具有高效率、稳定性强、节约能源等优点。
2.溶胶—凝胶法溶胶凝胶法是一种使用时间远超于微波水热法的新方法，其使用优点主要在于高混合性，反应物的分子在形成的凝胶中可以充分混合继而达到更加优秀的催化效果。
并且反应条件并不严苛，无须高温，能耗低，且反应大多数处于纳米状态。
但此法前期造价高昂，且反应时间较长，往往在几天或几周不等。
孙鹏飞等用溶胶—凝胶法合成的改性TiO2拥有较好的光催化性能，其中 Fe3+改性催化剂要优于B3+改性TiO2。
新型二氧化钛电极的制备和应用
新型二氧化钛电极的制备和应用随着人类对环境的不断意识和对可再生能源的追求，太阳能电池作为一种绿色、高效的资源获取方式被越来越广泛地研究和应用。
而其中，二氧化钛电极作为太阳能电池中的重要组成部分，其性能的优化和研究也日益被人们所重视。
本文将对二氧化钛电极的制备和应用进行探讨。
一、二氧化钛电极的制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶凝胶法是将钛金属或其化合物以溶液形式加热处理，使之干燥形成胶体，再烧结得到二氧化钛薄膜的方法。
这种方法具有工艺简单，适用于大面积的制备等优势。
但是，其能够制备的二氧化钛晶体类型有限，常以锐钛矿型为主。
2. 水热法水热法是将钛化合物与水在高温高压下反应制备二氧化钛电极的方法。
通过调节反应条件，可以得到多种结晶相和形貌的二氧化钛，并可实现对其结晶状态的调控。
但是，该方法需要高压设备，且工艺复杂。
3. 等离子体增强反应沉积法等离子体增强反应沉积法是通过高温等离子体化学气相沉积技术，实现对二氧化钛电极的定向生长。
该方法能够极大地提升二氧化钛电极的光电转化效率，并使得其化学稳定性更高，但需要昂贵的等离子体化学气相沉积设备。
二、二氧化钛电极的应用1. 光催化水分解光催化水分解是将二氧化钛电极光照射后，产生光生电子和空穴对，利用它们促进水的分解生成氢气和氧气的反应。
该方法可实现清洁能源的获取，并在制氢和环境污染治理等领域有着广阔的应用前景。
2. 光催化降解有机污染物二氧化钛电极具有良好的光催化活性，能将有机污染物转化为CO2和水等物质。
该方法可实现环境污染物的治理，并在工业废水处理、城市污水处理等领域有着众多的应用前景。
3. 太阳能电池二氧化钛电极可作为太阳能电池中的光电转化层，将光能转化为电能。
该方法具有绿色、环保、高效等优势，可实现高效的资源利用和可持续发展。
综上所述，二氧化钛电极的制备方法和应用范围极为广泛，其在环保、资源利用和可持续发展等方面具有重要的意义和应用前景。
未来的研究和探索，将使其性能不断得到提升，并推动其应用领域的不断扩展。
二氧化钛负载氧化铈脱硝催化剂的设备制作方法与设计方案
图片简介:本技术介绍了一种二氧化钛负载氧化铈脱硝催化剂的制备方法，该制备方法包括通过水解钛酸异丙酯的方法首先制备出无定型态的二氧化钛，然后将无定型态的二氧化钛经过酸热处理得到三种晶型二氧化钛载体，最后通过浸渍煅烧法负载氧化铈制成三种晶型二氧化钛负载氧化铈的脱硝催化剂。
本技术的制备方法简单、易于操作和实施，通过该工艺制备的三种晶型二氧化钛载体负载氧化铈的催化剂处理烟气、废气中的氮氧化物，在200℃的反应温度下，具有优异的选择性催化还原脱硝性能，且能够有效克服传统含钒SCR催化剂易于对环境造成二次污染以及对人体有毒害作用的缺陷，具有成本低廉，应用广泛的优点。
技术要求1.一种二氧化钛负载氧化铈脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在异丙醇处于搅拌的状态下，将钛酸异丙酯滴加至异丙醇中，进行第一次超声处理，第一次超声处理结束后向该混合溶液添加尿素，然后进行第二次超声处理；第二次超声处理结束后，在强搅拌状态下向混合溶液中滴加蒸馏水或超纯水，至白色沉淀析出，进行第三次超声处理，第三次超声处理结束后，过滤后得到第一过滤物，将所述第一过滤物进行洗涤、烘干；(2)将步骤(1)烘干的第一过滤物加入浓度为2-4mol/L的盐酸溶液中，将第一过滤物与盐酸的混合溶液加至水热反应釜内170-180℃处理20-30h，水热处理结束后，混合溶液随釜冷却至室温，然后进行过滤得到第二过滤物，所述第二过滤物再经过洗涤、烘干得到三种晶型二氧化钛载体；(3)将步骤(2)获得的三种晶型二氧化钛载体和六水合硝酸铈共溶于水中，50℃加热搅拌混匀后，60℃烘箱烘干水分，然后升温至200℃烘烤2-3h，得到二氧化钛负载氧化铈的脱硝催化剂。
2.根据权利要求1所述的二氧化钛负载氧化铈脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，尿素的重量与异丙醇的体积比为0.5-1g:100ml。
3.根据权利要求2所述的二氧化钛负载氧化铈脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，钛酸异丙酯与异丙醇的体积比为1:15-25，钛酸异丙酯与水的体积比为1-2:1，蒸馏水或超纯水的滴加速度为3-5ml/min。
光催化氧化技术
H 2 O 2 h 2 OH
Organ HO O 2 CO 2 H 2 O 其他产物
e O2 O2
O2 H
M
n
( 金 属 离 子 ) ne M
HO 大于半导体禁带宽度，其价带上 的电子（e- ）就会被激发到导带上，同时在价带上产生空穴 （h+）。当存在合适的俘获剂、表面缺陷或者其他因素时， 电子和空穴的复合得到抑制，就会在催化剂表面发生氧化-还 原反应。价带空穴是良好的氧化剂，导带电子是良好的还原 剂，在半导体光催化反应中，一般与表面吸附的H2O，O2反 应生成•OH和超氧离子O2- ，能够把各种有机物直接氧化成 CO2 、H2O等无机小分子，电子也具有强还原性，可以还原 吸附在其表面的物质。 激发态的导带电子和价带空穴能重新合并，并产生热能或其 他形式散发掉。
缺点：对反应器的构型、设备的材质、加热及进料方式 等均有很高的要求。
◎ 液相法
优点：合成温度低、设备简单、成本低。
缺点：颗粒大小、形状不均，分散性差，影响产品的使 用效果和应用范围
粉体TiO2光催化剂的制备方法
1. 水解法 利用钛醇盐（钛酸丁脂）能溶于有机溶剂并发生水解 生成氢氧化物或氧化物的特性制备纳米TiO2——最简 单的方法。 2. 沉淀法 普通沉淀法以TiCl4 、Ti(SO4)2 等无机盐为原料，用氨 水、NaOH和Na2CO3等碱性物质沉淀。
生相互作用，有利于电子-空穴对的分离；⑤利用吸附剂类
载体可增加对反应物的吸附，提高催化剂的光催化活性， 同时实现吸附剂类载体的再生；⑥用载体将光催化剂固定，
便于制成各种形状的光催化反应器。
TiO2光催化剂的制备方法
二氧化钛溶胶凝胶制备及光催化性能研究
大连理工大学硕士学位论文二氧化钛溶胶-凝胶制备及光催化性能研究姓名：殷竟洲申请学位级别：硕士专业：物理化学指导教师：徐勇20060617二氧化钛溶胶一凝胶制备及光催化性能研究４０２０（ｄｅｇｒｅｅｓ）６５４３２１∞图４．６不同加水量的溶胶制备的Ｔｉ０２膜（镀５次）的ＸＲＤ谱图Ｆｉｇ．４．６ＴｈｅＸＲＤｐａｔｔｖｍｓｏｆｔｈｅＴｉ０２ｆｉｌｍｓ（ｄｉｐｐｉｎｇｆｉｖｖｔｉｍｅｓ）ｗｉｔｌｌｄｉｆｆｅｒｏｎｔｄｉｐｉｎｇｔｉｍｅｓ４．２．２加水量对Ｔｉ０：光催化膜表面彩貌的影响图４．７用加水量不同的溶胶制各的Ｔｉ０２薄膜（镀５次）的扫描电镜照片Ｆｉｇ．４．７ＳＥＭｐｈｏｔｏｓｏｆＴｉＯｚｆｉｌｍｓ（ｄｉｐｐｉｎｇ５ｔｉｍｅｓ）ｏｎｇｌａｓｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｏｕｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｗａｔｅｒ（ａ）ｒ＝２；（ｂ）ｒ－－６—３４啪啪似｛暑二氧化钛溶胶一凝胶制各及光催化性能研究圈４．１３Ｔｉ０２粉体的透射电镜（ＴＥＭ）照片Ｆｉｇ．４．１３ＴＥＭｐｈｏｔｏｓｏｆｔｈｅＴｉ０２ｐｏｗｄｅｒ图４．１４Ｔｉ０２粉体选区的电子衍射照片Ｆｉｇ．４．１４ＴｈｅｓｅｌｅｃｔｅｄａｒｅａｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＴｉ０２ｐｏｗｄｅｒ图４．１３为用Ｎ４０的溶胶制备的Ｔｉ０２粉体的透射电镜照片，从照片上来看，样品的大小为５ｒｉｍ左右，。
圈４．１４为用Ｎ４０的溶胶制备的Ｔｉ０２粉体选区的电子衍射照片。
从图４．１４中可以看出，样品的衍射图已经出现比较明显的衍射环，说明未经焙烧的样品已经有比较好的晶型，与ＸＲＤ谱图得出的结论一致。
（２）红外光谱（ＦＴ．ＩＲ）分析。
二氧化钛电极制备(1)
（六）生产计划
6.1生产要求
生产周期：从原材料到生产出成品生产周期约为24小时；
工人要求：相关专业大中专学历，经过三个月的专业培训后经测定合格方可上岗；
技术关键: 泡沫镍负载Fe-N改性TiO2光催化剂的制备。
制备流程如下：
6.2 厂址选择
厂址准备选在沈阳市沈北工业区，这里道路交通便利，投资环境优良，基础配套实施齐全。
这里是工业集中区，对于原材料的选取极为方便，对于一些需要该产品的工厂而言，销售也很便利。
室温下，将钛酸丁酯、无
水乙醇及、冰醋酸混合得
到均匀的透明溶液A 硝酸铁、尿素、无水乙醇、冰醋、蒸馏水组合混合液B
两种混合液混合
搅拌至均匀稳
定的黄色溶胶
泡沫镍浸入到溶胶
液中浸渍提拉两次
烘干泡沫镍，干燥剩余溶胶后磨
成粉末，混合后在马弗炉中焙烧
冷却后制成泡沫镍负载光催化剂
6.3产品研发
我公司成立初期将投入2000万元，并将每年公司净利的20%投入新产品的研发。
依托本市的高校的科研力量、人员及设备，进行技术研发，结合市场消费导向以及及中国环境保护的发展，制定研发方向。
逐步结合战略伙伴合作研发，与周边城市为主的各大化工科研所及净化印染水企业进行合作，优势互补、强强联合进行研发。
6.4运营模式
订单生产
产品生产
开发新产品 固定原产品生市场需求
时间、成本、质量
生产加工运作策略
质检心
产品开发部
产品加工
市场调查 支持平台。
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3.微乳液法 以钛的无机盐类为原料，在表面活性剂(如CTAB) 为主的微乳体系中，合成纳米TiO2。 4.粉体烧结法 将载体浸入用纳米TiO2配成一定浓度的悬浮液中采用
超声振荡的方式实现负载，并在一定温度下煅烧使之固化。
1. TiO2催化剂的制备
2.负载体的选择 1）吸附剂类 2）玻璃类 3）陶瓷类 4）其他 预计划以分子筛和石墨烯为载体制备负载型二氧化钛光催化剂。 3.负载型二氧化钛光催化剂的性能研究 1）研究负载型二氧化钛光催化剂的结构表征 通过X射线粉末衍射法（XRD)测定材料的晶体结构 将材料进行TG-DTA热分析检测其热稳定性和热效应 将材料粉末经超声波分散到乙醇中，由透射电镜测定TEM图，并估测其粒径 2）研究负载型二氧化钛光催化剂的光催化性能 以罗丹明B的光催化降解为特征反应
王向阳、苏亮、李启明、任晓玲
研究背景 研究的目的和意义 催化机理的研究 纳米TiO2光催化剂的制备方法 项目研究内容
半导体光催化氧化技术是近年来研究发展起来的一种新的 污染治理技术。研究发现，利用半导体光催化法能够有效 地降解甚至矿化水和空气中的各种有机污染物；还可以应 用于抗菌、除臭、空气净化、自洁净材料以及杀死癌细胞 等。 纳米TiO2是一种新型的高效催化剂，纳米TiO2光催化剂 具有能耗低、操作简单、反应条件温和、无二次污染和净 化效率高等优点，成为近年来日益受重视的绿色治污新技 术，并受到广泛的关注。另外，纳米TiO2还具有杀菌、防 雾和自净等作用，可以有效地改善生活环境。
目的：研究负载型二氧化钛光催化剂的制备方法及可负载 的载体。 意义：随着全球工业化进程的不断发展，环境污染问题日 益严重，环境保护和可持续发展成为人类必须考虑的首要 问题。光催化技术作为绿色化学的一个代表是近三十年以 来发展起来的新兴研究领域。把纯洁无污染而又取之不尽 的光能的应用与环境保护结合起来的光催化剂和反应设备 用来降解工业废水中有毒、有害、难分解的有机物的研究 具有深远的战略意义，半导体光催化材料也成为科学家们 研究的重点。其中，纳米TiO2光催化剂又是半导体光催化 材料的典凝胶法选取钛的无机盐类或者钛酸酯类作为前躯 体，溶于低碳醇中，然后在室温下加入到强酸性的水溶液 中，强烈搅拌下水解制得TiO2溶胶，再根据不同载体采用 不同的工艺进行涂覆，在一定温度下烧结一定时间制得透 明或者半透明的TiO2薄膜。
2.溶剂热法
把1,4-丁二醇和钛酸四丁酯混合，在室温下用磁力搅拌 器搅拌均匀，然后把混合均匀的溶液转入反应釜中，在一 定温度下反应2h后取出反应釜，冷却至室温以后取出溶 液，离心分离得沉淀，洗涤，最后把得到的样品在100℃ 下干燥24h得到锐钛矿型的TiO2纳米颗粒。
有关纳米TiO2光催化剂的催化机理，目前较为成熟的是基于半 导体能带理论的电子-空穴作用机理。作为一种n型半导体材料， TiO2的能带是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构 成，价带和导带之间的区域为禁带，禁带的宽度为禁带宽度。 TiO2的尽带宽度为3.0～3.2 eV，相当于波长为387.5 nm 的光 子能量。当波长小于387.5 nm的光子(紫外光)照射TiO2。表面时， 处于价带的电子就被激发到导带上去，从而分别在导带和价带上 产生高活性的光生电子(e-)和光生空穴(h+)。在电场的作用下，带 负电的光生电子和带正电的光生空穴分离，迁移到粒子表面的不 同位置，同时二者也存在复合，使光催化活性降低。吸附在TiO2 表面的溶解氧俘获电子形成·O2一(原子氧)，而空穴则将吸附在 TiO2表面的OH一和H2O氧化成·OH(氢氧自由基)，TiO2受紫外线 激发而产生的h+是一种强氧化剂，可直接氧化许多有机物。同 时，·02- 一和·OH也具有很强的化学活性，·02-能和多数有机物 反应，将其氧化分解为C02和H2O。